АЛГОРИТМ ЦИФРОВОГО УПРАВЛІННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДОМ АНТЕНИ НАЗЕМНОГО ПУНКТУ КЕРУВАННЯ БЕЗПІЛОТНОГО АВІАЦІЙНОГО КОМПЛЕКСУ

Володимир Володимирович Воротніков; Ігор Валерійович Зімчук; Руслан Васильович Нетребко

doi:10.46972/2076-1546.2019.17.13

Автор(и)

Володимир Володимирович Воротніков Житомирський військовий інститут імені С. П. Корольова, Україна
Ігор Валерійович Зімчук Житомирський військовий інститут імені С. П. Корольова, Україна
Руслан Васильович Нетребко Житомирський військовий інститут імені С. П. Корольова, Україна

DOI:

https://doi.org/10.46972/2076-1546.2019.17.13

Ключові слова:

безпілотний літальний апарат, система автосупроводження за напрямком, цифровий регулятор, алгоритм цифрового управління

Анотація

З кожним роком безпілотні авіаційні комплекси знаходять усе більше застосовують як у цивільній, так і військовій сфері. Стійкий зв'язок з безпілотним літальним апаратом забезпечується високоточним наведенням антени наземного пункту керування. У режимі автоматичного супроводження безпілотного літального апарата наведення антени здійснюється системою автоматичного супроводження за напрямком. Показано, що основною вимогою, яка висувається до системи автосупроводження за напрямком, є висока динамічна точність в умовах збурень та шумів різного характеру. Традиційна система автосупроводження за напрямком не спроможна забезпечити високу точність наведення антени. Покращити якість слідкувальної системи як у перехідному, так і сталому режимах роботи запропоновано за рахунок доповнення наявної аналогової системи підсистемою цифрової корекції. Роботу присвячено синтезу алгоритму цифрового управління електроприводом антени наземної приймально-передавальної станції безпілотного авіаційного комплексу. Алгоритм цифрового управління синтезовано як результат розв’язання різницевих рівнянь, що визначаються за дискретною передавальною функцією цифрового регулятора. На практиці перевага надається простим регуляторам, розмірність яких менша за розмірність об’єкта. Спрощення структури регулятора досягнуто використанням у процесі синтезу редукованої моделі системи управління антеною. Редукцію реалізовано методом, який ґрунтується на близькості перехідних характеристик математичних моделей початкового та редукованого об'єктів управління, охоплених одиничним негативним зворотним зв'язком. Для оцінювання ступеня близькості застосовано непрямі показники якості перехідного процесу. Безпосередній синтез регулятора виконано методом на основі теорії інваріантності, він передбачає компенсацію нулів та полюсів передавальної функції об’єкта управління. Відмінною рисою використаного методу є можливість урахування вимог до стійкості та заданої динамічної точності системи управління на етапі синтезу цифрового регулятора. Наведено результати моделювання, які підтверджують працездатність та ефективність синтезованого алгоритму управління.

Біографії авторів

Володимир Володимирович Воротніков, Житомирський військовий інститут імені С. П. Корольова

V. V. Vortnikov

Ігор Валерійович Зімчук, Житомирський військовий інститут імені С. П. Корольова

I. V. Zimchuk

Руслан Васильович Нетребко, Житомирський військовий інститут імені С. П. Корольова

R. V. Netrebko

Посилання

Malkin, V. A. (2012). Adaptivnye fil'try sglazhivaniia signalov datchikov v sistemakh mikroavioniki [Adaptive filters for smoothing sensor signals in microavionics systems]. Pribory i metody izmerenii [Devices and measurement methods], 1 (4), 11–15 [in Russian].

Tymochko, O. I., Holubnychyi, D. Yu., Tretiak, V. F., & Ruban, I. V. (2007). Klasyfikatsiia bezpilotnykh litalnykh aparativ [Classification of unmanned aerial vehicles]. Systemy ozbroiennia i viiskova tekhnika [Weapons systems and military equipment], 1 (9), 61–66 [in Ukrainian].

Kharchenko, V. P., Chepizhenko, V. I., & Tunik, A. A., et al. (2012). Avionika bezpilotnykh litalnykh aparativ [The avionics of unmanned aerial vehicles]. (Ed. Kharchenka, V. P.). Kyiv: TOV «Abrys-prynt» [in Ukrainian].

Gostev, V. I., Steklov, V. I., & Skliarenko, S. N. (1995). Optimal'nye sistemy upravleniia s tsifrovymi reguliatorami [Optimal control systems with digital controls]. Kyiv: KIRTs «Sens» [in Russian].

Belianskii, P. V., & Sergeev, B. G. (1980). Upravlenie nazemnymi antenami

i radioteleskopami [Control of terrestrial antennas and radio telescopes]. Moscow: Sov. radio [in Russian].

Volgin, L. N. (1986). Optimal'noe diskretnoe upravlenie dinamicheskimi sistemami [Optimal discrete control of dynamic systems]. Moscow: Nauka [in Russian].

Izerman, R. (1984). Tsifrovye sistemy upravleniia [Digital control systems]. Moscow: Mir [in Russian].

Kuo, B. (1986). Teoriia i proektirovanie tsifrovykh sistem upravleniia [Theory and Design of Digital Control Systems]. Moscow: Mashinostroenie [in Russian].

Poliakov, K. Iu. (2006). Osnovy teorii tsifrovykh sistem upravleniia [Fundamentals of the theory of digital control systems]. Saint-Petersburg: SPb GMTU [in Russian].

Zimchuk, I. V., Ishchenko, V. I., & Kankin, I. O. (2015). Syntez alhorytmiv tsyfrovoho upravlinnia dlia avtomatychnykh slidkuvalnykh system [Synthesis of digital control algorithms for automatic tracking systems]. Systemni doslidzhennia ta informatsiini tekhnolohii [Systems research and information technology], 1, 32–38 [in Ukrainian].

Boichenko, V. A., Kurdiukov, A. P., & Timin, V. N. et al. (2007). Nekotorye metody sinteza reguliatorov ponizhennogo poriadka i zadannoi struktury [Some methods for the synthesis of low-order regulators and a given structure]. Upravlenie bol'shimi sistemami [Large systems management], 19, 23–126. Moscow: IPU RAN [in Russian].

Romanova, I. K. (2012). Sovremennye metody reduktsii nelineinykh sistem i ikh primenenie dlia formirovaniia modelei dvizhushchikhsia ob"ektov [Modern methods of reduction of nonlinear systems and their application for the formation of models of moving objects]. Vestnik MGTU im. N. E. Baumana. Ser. "Mashinostroenie" [Bulletin of MSTU. N.E. Bauman. Ser. "Engineering"], 122–133 [in Russian].

Zimchuk, I. V. (2017). Syntez tsyfrovykh rehuliatoriv ponyzhenoho poriadku dlia zamknutykh system upravlinnia neperervnymy ob’iektamy [Synthesis of reduced-order digital controllers for closed loop continuous control systems]. Radioelektronika, informatyka, upravlinnia [Radio electronics, computer science, management], 4, 187–192 [in Ukrainian].